CN110426404A - 一种用于计算机分层扫描成像的载物台及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于计算机分层扫描成像的载物台及装置。该用于计算机分层扫描成像的载物台及装置，包括一θ轴转台、一X轴位移台、Y轴位移台、一Φ轴转台，在Φ轴转台的一侧安装有一样品安装机构，所述样品安装机构包括一水平设置的支撑管，所述支撑管通过一支撑架固定于Φ轴转台上，在支撑管的外端端部安装有一样品载体。该用于计算机分层扫描成像的载物台及装置，采用中空、等厚、均质、低吸收率材料制成的支撑管架空样本，并以管体的端平面作为放置样品的平面，以此实现对待测板状样品的架空，使X射线在任意角度上不会遇到障碍物而导致图像变形或缺损，实现对样品的无障碍扫描。

Description

一种用于计算机分层扫描成像的载物台及装置
技术领域
本发明涉及一种用于计算机分层扫描成像的载物台及装置。
背景技术
X射线计算机分层扫描成像（CL-Computed Laminography）技术是一种有效检测样品内部结构信息的无损检测方法，在工业、医学诊断等领域有广泛的应用。X射线计算机分层扫描的对象是平板状的样品，扫描时X射线只在样品的厚度方向穿透物体。典型的CL系统主要包括三部分：X射线源、探测器及载物台。采用非同轴方式的CL技术对物体进行扫描时，X射线与板状样品法线成一定角度穿过。如果被测样品被固定在某一个支撑物上进行检测，那么在扫描过程中样品至少在一个方向上会被支撑物遮挡，从而失去一部分的信息。而现有的CL系统扫描机构，普遍存在检测样品不方便放置，样品的倾斜角度不方便调整的缺陷，导致样品的扫描方式单一、扫描精度低。
因此，亟需改进计算机分层扫描成像系统的结构，以解决上述问题。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构合理、方便实用、可以对小型板状物进行扫描测量、实现对样品的无障碍扫描、测量结果准确的用于计算机分层扫描成像的载物台及装置，解决了现有技术中存在的问题。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种用于计算机分层扫描成像的载物台，包括一θ轴转台、滑动设于θ轴转台上的一X轴位移台、滑动设于X轴位移台上的一Y轴位移台、安装于Y轴位移台上的一Z轴位轴移架和在竖直平面内转动设于Z轴位轴移架上的一Φ轴转台，在Φ轴转台的一侧安装有一样品安装机构，所述样品安装机构包括一水平设置的支撑管，所述支撑管通过一支撑架固定于Φ轴转台上，在支撑管的外端端部安装有一样品载体，所述样品载体包括一管套，所述管套的两端内侧分别缩径形成一安装台阶，所述支撑管的外端端部嵌设于其中一安装台阶上，在另一安装台阶内螺纹安装有两金属环，在两金属环之间夹设有两垫环，所述θ轴转台通过一θ轴驱动机构驱动在水平面内转动，X轴位移台、Y轴位移台和Φ轴转台分别通过一X轴驱动机构、一Y轴驱动机构和一Z轴驱动机构分别驱动在X轴、Y轴和Z轴方向移动。
所述支撑架包括边缘通过若干个连接架连接在一起的两安装竖板，其中一安装竖板固定于Φ轴转台的一侧表面上，在两安装竖板的中部分别设有一安装孔，在两安装孔内分别嵌设有一保护套，所述支撑管穿过两安装孔内的保护套设置。
所述X轴位移驱动机构包括安装于θ轴转台顶部的一组X轴丝杠导轨以及驱动X轴丝杠导轨的X轴电机；所述Y轴位移驱动机构包括安装于X轴位移台顶部的一组Y轴丝杠导轨以及驱动Y轴丝杠导轨的Y轴电机；所述Z轴位移驱动机构包括安装于Z轴位轴移架上的一组Z轴丝杠导轨以及驱动Z轴丝杠导轨的Z轴电机；所述θ轴驱动机构包括竖直设于θ轴转台底部中心的一转轴和驱动转动转动的θ轴电机。
所述垫环的材质为泡沫材料。
所述管套的材质为橡胶材料。
所述支撑管的材质为聚碳酸酯材料。
所述保护套的材质为泡棉材料。
所述保护套的内侧表面上均匀设有沿保护套轴向设置的凹槽。
一种设有所述用于计算机分层扫描成像的载物台的装置。
该用于计算机分层扫描成像的载物台及装置，具有以下有益效果：
（1）可以对小型板状物进行扫描测量：现在已有的CL扫描设备都是针对较大型的平板物体（5cm*5cm以上），而该用于计算机分层扫描成像的载物台适用于扫描探测小型板状物内部结构（如小型芯片），避免了物件的拆装破损；针对小型板状样品，单次全方位扫描就可以覆盖整个样品，一次性成像，不需要做图像拼接，还可以在高倍镜头下得到样品内部更清晰的细节。
（2）采用中空、等厚、均质、低吸收率材料制成的支撑管架空样本，并以管体的端平面作为放置样品的平面，以此实现对待测板状样品的架空，使X射线在任意角度上不会遇到障碍物而导致图像变形或缺损，实现对样品的无障碍扫描。利用PC（聚碳酸酯）材料，具有穿透率高、均质性好、强度较高的优点，可以使各个角度下射线穿过的材料厚度基本一致，各向同性，因而可以方便消减背影值，不影响待测样品成像。
（3）精确控制被测样品的倾斜角，有效降低投影误差，通过改变被测样品方向，而射线源探测器保持不动的方法制造CL的倾斜角，易于校准和减小误差。
（4）各可移动位移台及转台灵活可调，实现对支撑管上样品的X轴、Y轴和Z轴平动以及θ轴和Φ轴的转动，总共五个自由度，并保证旋转过程中支撑管无晃动，实现对样品的全方位旋转扫描。
（5）样品被固定在样品载体上，保证样品固定紧凑，没有活动空间。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中保护套的具体结构示意图；
图3为图1中支撑管及样品载体的具体结构示意图。
图中，1、θ轴转台，2、X轴位移台，3、Y轴位移台，4、Z轴位轴移架，5、Φ轴转台，6、支撑管，7、管套，8、安装台阶，9、金属环，10、垫环，11、连接架，12、安装竖板，13、安装孔，14、保护套，15、X轴丝杠导轨，16、X轴电机，17、Y轴丝杠导轨，18、Y轴电机，19、Z轴丝杠导轨，20、Z轴电机，21、转轴，22、θ轴电机，23、凹槽。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1-图3中所示，该实施例用于计算机分层扫描成像的载物台，包括一θ轴转台1、滑动设于θ轴转台1上的一X轴位移台2、滑动设于X轴位移台2上的一Y轴位移台3、安装于Y轴位移台3上的一Z轴位轴移架4和在竖直平面内转动设于Z轴位轴移架4上的一Φ轴转台5，在Φ轴转台5的一侧安装有一样品安装机构，所述样品安装机构包括一水平设置的支撑管6，所述支撑管6通过一支撑架固定于Φ轴转台5上，在支撑管6的外端端部安装有一样品载体，所述样品载体包括一管套7，所述管套7的两端内侧分别缩径形成一安装台阶8，所述支撑管6的外端端部嵌设于其中一安装台阶上8，在另一安装台阶8内螺纹安装有两金属环9，在两金属环9之间夹设有两垫环10，所述θ轴转台1通过一θ轴驱动机构驱动在水平面内转动，X轴位移台2、Y轴位移台3和Φ轴转台5分别通过一X轴驱动机构、一Y轴驱动机构和一Z轴驱动机构分别驱动在X轴、Y轴和Z轴方向移动。
所述支撑架包括边缘通过若干个连接架11连接在一起的两安装竖板12，其中一安装竖板12固定于Φ轴转台5的一侧表面上，在两安装竖板12的中部分别设有一安装孔13，在两安装孔13内分别嵌设有一保护套14，所述支撑管6穿过两安装孔13内的保护套14设置。
所述X轴位移驱动机构包括安装于θ轴转台1顶部的一组X轴丝杠导轨15以及驱动X轴丝杠导轨15的X轴电机16；所述Y轴位移驱动机构包括安装于X轴位移台2顶部的一组Y轴丝杠导轨17以及驱动Y轴丝杠导轨17的Y轴电机18；所述Z轴位移驱动机构包括安装于Z轴位轴移架4上的一组Z轴丝杠导轨19以及驱动Z轴丝杠导轨19的Z轴电机20；所述θ轴驱动机构包括竖直设于θ轴转台1底部中心的一转轴21和驱动转动转动的θ轴电机22。
所述垫环10的材质为泡沫材料。
所述管套7的材质为橡胶材料。
所述支撑管6的材质为聚碳酸酯材料。
所述保护套14的材质为泡棉材料，可使支撑管6与安装孔13之间柔性接触，避免在调节过程中发生振动误差。
所述保护套14的内侧表面上均匀设有沿保护套14轴向设置的凹槽23，可便于支撑管6转动。
一种设有上述用于计算机分层扫描成像的载物台的装置。
使用时，首先将其中一金属环8和其中一垫环10依次从内到外安装在管套7外端的安装台阶8上，然后将样品、另一垫环10和另一金属环8依次从内向外安装在该安装台阶8上，使样品被固定在样品载体上，保证样品固定紧凑，没有活动空间。然后通过控制X轴电机16、Y轴电机18、Z轴电机20、θ轴电机22分别控制X轴位移台2、Y轴位移台3、Φ轴转台5和θ轴转台的运动，以调整射线与支撑管6上的样品形成固定倾斜角，再转动支撑管6，调节样品的位置使得射线源焦点、样品中心、探测器镜头始终在同一水平线上，即可对样品进行检测。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种用于计算机分层扫描成像的载物台，其特征是：包括一θ轴转台、滑动设于θ轴转台上的一X轴位移台、滑动设于X轴位移台上的一Y轴位移台、安装于Y轴位移台上的一Z轴位轴移架和在竖直平面内转动设于Z轴位轴移架上的一Φ轴转台，在Φ轴转台的一侧安装有一样品安装机构，所述样品安装机构包括一水平设置的支撑管，所述支撑管通过一支撑架固定于Φ轴转台上，在支撑管的外端端部安装有一样品载体，所述样品载体包括一管套，所述管套的两端内侧分别缩径形成一安装台阶，所述支撑管的外端端部嵌设于其中一安装台阶上，在另一安装台阶内螺纹安装有两金属环，在两金属环之间夹设有两垫环，所述θ轴转台通过一θ轴驱动机构驱动在水平面内转动，X轴位移台、Y轴位移台和Φ轴转台分别通过一X轴驱动机构、一Y轴驱动机构和一Z轴驱动机构分别驱动在X轴、Y轴和Z轴方向移动。
2.根据权利要求1所述的用于计算机分层扫描成像的载物台，其特征是：所述支撑架包括边缘通过若干个连接架连接在一起的两安装竖板，其中一安装竖板固定于Φ轴转台的一侧表面上，在两安装竖板的中部分别设有一安装孔，在两安装孔内分别嵌设有一保护套，所述支撑管穿过两安装孔内的保护套设置。
3.根据权利要求1所述的用于计算机分层扫描成像的载物台，其特征是：所述X轴位移驱动机构包括安装于θ轴转台顶部的一组X轴丝杠导轨以及驱动X轴丝杠导轨的X轴电机；所述Y轴位移驱动机构包括安装于X轴位移台顶部的一组Y轴丝杠导轨以及驱动Y轴丝杠导轨的Y轴电机；所述Z轴位移驱动机构包括安装于Z轴位轴移架上的一组Z轴丝杠导轨以及驱动Z轴丝杠导轨的Z轴电机；所述θ轴驱动机构包括竖直设于θ轴转台底部中心的一转轴和驱动转动转动的θ轴电机。
4.根据权利要求1所述的用于计算机分层扫描成像的载物台，其特征是：所述垫环的材质为泡沫材料。
5.根据权利要求1所述的用于计算机分层扫描成像的载物台，其特征是：所述管套的材质为橡胶材料。
6.根据权利要求1所述的用于计算机分层扫描成像的载物台，其特征是：所述支撑管的材质为聚碳酸酯材料。
7.根据权利要求2所述的用于计算机分层扫描成像的载物台，其特征是：所述保护套的材质为泡棉材料。
8.根据权利要求2所述的用于计算机分层扫描成像的载物台，其特征是：所述保护套的内侧表面上均匀设有沿保护套轴向设置的凹槽。
9.一种设有权利要求1-8任一所述的用于计算机分层扫描成像的载物台的装置。
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